เครื่องช่วยหายใจมอเตอร์สามารถทำงานได้อย่างเสถียรภายใต้เงื่อนไขเริ่มต้นความถี่สูง

เป็นองค์ประกอบสำคัญที่ให้การไหลเวียนของอากาศในระบบเครื่องช่วยหายใจ เครื่องช่วยหายใจมอเตอร์ บ่อยครั้งที่ต้องเริ่มต้นและหยุดบ่อยครั้งในระหว่างการทำงานขึ้นอยู่กับอัตราการหายใจและโหมดการระบายอากาศของผู้ป่วย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการปรับโหมดการระบายอากาศโดยอัตโนมัติ (เช่น APAP, BIPAP และ CPAP) มอเตอร์จะต้องแสดงการตอบสนองที่รวดเร็วมากและเสถียรภาพในการปฏิบัติงานสูง การเริ่มต้นและการหยุดบ่อยอาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงบ่อยครั้งในความเฉื่อยมอเตอร์การสะสมความร้อนการสึกหรอเชิงกลและการช็อกไฟฟ้าซึ่งจำเป็นต้องมีการวิเคราะห์ทางเทคนิคหลายแง่มุมและการตรวจสอบทางวิศวกรรม

ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพทางไฟฟ้าสำหรับการเริ่มต้นและหยุดบ่อยครั้ง
มอเตอร์จะต้องรักษาความสามารถในการเริ่มต้นอย่างรวดเร็วและความสามารถในการเบรกในระหว่างการเริ่มต้นและหยุดบ่อยครั้ง ตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพที่สำคัญ ได้แก่ ความต้านทานการกระแทกของขดลวดของมอเตอร์ความเร็วปฏิกิริยาของเกราะและการปราบปรามความผันผวนในปัจจุบัน มอเตอร์เครื่องช่วยหายใจคุณภาพสูงมักใช้มอเตอร์ DC แบบไร้แปรง (BLDCS) ซึ่งมีลักษณะทางไฟฟ้าดังต่อไปนี้:

ความสามารถในการจัดการปัจจุบันที่แข็งแกร่ง

แรงบิดเริ่มต้นสูง

เวลาเริ่มต้นน้อยกว่า 200ms

ระบบควบคุมด้วยฟังก์ชั่นการเริ่มต้นอ่อน

คอนโทรลเลอร์มีการควบคุมความเร็ว PWM ในตัวเพื่อป้องกันการกระชากในปัจจุบัน

การใช้วงจรควบคุมวงปิด (เช่นเซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์หรือข้อเสนอแนะตัวเข้ารหัส) สามารถปรับปรุงความแม่นยำและความเร็วในการตอบสนองเริ่มต้นเพิ่มเติมเพื่อให้มั่นใจว่าการควบคุมการระบายอากาศที่แม่นยำแม้ภายใต้เงื่อนไขเริ่มต้นความถี่สูง

ผลกระทบของการเริ่มต้นความถี่สูงต่อการจัดการความร้อนของมอเตอร์

กระบวนการเริ่มต้นแต่ละครั้งจะมาพร้อมกับการเปลี่ยนกระแสไฟฟ้าและการแปลงพลังงาน ในระหว่างเงื่อนไขเริ่มต้นความถี่สูงขดลวดมอเตอร์มีแนวโน้มที่จะสะสมความร้อนอย่างต่อเนื่องซึ่งนำไปสู่อุณหภูมิที่มากเกินไป เพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานที่มั่นคงจำเป็นต้องมีกลยุทธ์การจัดการความร้อนดังต่อไปนี้:

วัสดุฉนวนคุณภาพสูง (คลาส F หรือสูงกว่า) ปกป้องขดลวด

วัสดุแกนนำความร้อนสูงช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการกระจายความร้อน

การออกแบบตัวเรือนมอเตอร์โดยใช้โลหะผสมอลูมิเนียมพร้อมครีบกระจายความร้อน

คอนโทรลเลอร์มีโมดูลตรวจจับอุณหภูมิแบบบูรณาการสำหรับการควบคุมอุณหภูมิแบบเรียลไทม์

เมื่อรวมกับระบบระบายความร้อนด้วยอากาศหรือระบบระบายความร้อนเสริมท่อความร้อน

หากระบบการจัดการความร้อนไม่ได้รับการออกแบบอย่างเหมาะสมมอเตอร์จะได้รับการลดลงของประสิทธิภาพอายุการใช้งานที่สั้นลงหรือแม้แต่ความเหนื่อยหน่ายเนื่องจากความร้อนสูงเกินไป

ความทนทานเชิงกลภายใต้เงื่อนไขเริ่มต้นบ่อยครั้ง

มอเตอร์ประสบกับแรงกระแทกเชิงกลอย่างมีนัยสำคัญในระหว่างการเริ่มต้นและหยุดบ่อยโดยเฉพาะอย่างยิ่งจากการเปลี่ยนแปลงบ่อยครั้งในความเฉื่อยของโรเตอร์ซึ่งอาจทำให้เกิดการสึกหรอของแบริ่ง มอเตอร์เครื่องช่วยหายใจคุณภาพสูงเสนอข้อได้เปรียบทางกลดังต่อไปนี้:

การปรับสมดุลแบบไดนามิกที่มีความแม่นยำสูงช่วยให้มั่นใจได้ว่าการทำงานของโรเตอร์ที่มีเสถียรภาพ

ตลับลูกปืนหรือตลับลูกปืนเซรามิกทนต่อการสั่นสะเทือนความถี่สูง

การออกแบบบัฟเฟอร์ที่ดูดซับแรงกระแทกระหว่างเพลาโรเตอร์และตัวเรือน

แบกชีวิต> 30,000 ชั่วโมงสนับสนุนการทำงานเริ่มต้นอย่างต่อเนื่อง

เพลามอเตอร์ติดตั้งด้วยใบพัดพัดลมที่มีความแม่นยำสูงเพื่อป้องกันการคลาย

การออกแบบความแข็งแรงเชิงกลต้องการการทดสอบเริ่มต้นความถี่สูง (เช่นรอบหลายล้านรอบ) ในระหว่างขั้นตอนต้นแบบเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานที่มั่นคงในระยะยาวโดยไม่มีความเหนื่อยล้าของโครงสร้าง

การเพิ่มประสิทธิภาพกลยุทธ์การควบคุมช่วยเพิ่มความมั่นคง

กลยุทธ์การควบคุมของเครื่องช่วยหายใจมีบทบาทสำคัญในการดำเนินงานภายใต้เงื่อนไขเริ่มต้นบ่อยครั้ง ระบบควบคุมขั้นสูงมักใช้เทคโนโลยีต่อไปนี้:
การควบคุมความเร็ววงปิด PID ดิจิตอล
สัญญาณอะนาล็อกกลยุทธ์การเริ่มต้นการตรวจจับการข้ามศูนย์
การออกแบบวงจรตัวกรองเพื่อป้องกันการรบกวนฮาร์มอนิก
อัลกอริทึมเริ่มต้นและหยุดอ่อน ๆ เพื่อลดการกระแทกทางกล
อัลกอริทึมการชดเชยพลังงานสำหรับเงื่อนไขการเริ่มต้นและหยุดความถี่สูง
กลยุทธ์การควบคุมเหล่านี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าการตอบสนองอย่างรวดเร็วในขณะที่ลดการใช้พลังงานของระบบและการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งจะเป็นการปรับปรุงความเสถียรโดยรวม

ผลกระทบของการเริ่มต้นความถี่สูงและหยุดในระบบแหล่งจ่ายไฟ
การเริ่มต้นของมอเตอร์เครื่องช่วยหายใจบ่อยครั้งอาจทำให้เกิดความผันผวนของโหลดปัจจุบันในระบบจ่ายไฟ เพื่อรักษาเสถียรภาพของระบบพลังงานจำเป็นต้องมีการกำหนดค่าต่อไปนี้:
แหล่งจ่ายไฟอินพุต DC ช่วงกว้าง (เช่น 12V/24V/48V) เพื่อรองรับโหลดแบบไดนามิก
โมดูลการตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าในตัวในคอนโทรลเลอร์
ไดโอดทีวีสำหรับการป้องกันฟันเฟืองที่พอร์ตอินพุตพลังงาน
วงจร Snubber ตัวเก็บประจุเพื่อเริ่มการไหลเข้าของกระแสไฟฟ้าที่ราบรื่น
อะแดปเตอร์พลังงานที่มีการตอบสนองแบบไดนามิกและการป้องกันการลัดวงจร
การตอบสนองอย่างรวดเร็วของระบบแหล่งจ่ายไฟกำหนดว่ามอเตอร์สามารถรับกระแสที่ต้องการได้อย่างรวดเร็วในระหว่างการเริ่มต้นแต่ละครั้งและรักษาเอาต์พุตที่เสถียรหรือไม่

สถานการณ์แอปพลิเคชันทั่วไปสำหรับการเริ่มต้นและหยุดความถี่สูง

ในแอพพลิเคชั่นเครื่องช่วยหายใจต่อไปนี้มอเตอร์เครื่องช่วยหายใจจะต้องรองรับการเริ่มต้นและหยุดความถี่สูง:

เครื่องช่วยหายใจควบคุมแรงดันอัตโนมัติ (APAP)

ความดันทางเดินหายใจบวก Bilevel (BIPAP)

ความดันทางเดินหายใจเชิงบวกอย่างต่อเนื่อง (CPAP) และการสลับโหมด S

อุปกรณ์บำบัดด้วยออกซิเจนแบบไหลสูง

เครื่องช่วยหายใจแบบพกพาช่วยหายใจได้อย่างรวดเร็ว

ในสถานการณ์เหล่านี้การหายใจของผู้ป่วยจะผันผวนอย่างมากซึ่งต้องใช้การตอบสนองแบบเรียลไทม์จากอุปกรณ์ ดังนั้นความสามารถในการเริ่มต้นและการหยุดความถี่สูงของมอเตอร์จึงกลายเป็นตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพที่สำคัญ